Présentation
Auteur(s)
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Laurent RIZET : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers - Président-directeur général de la société RVX (Recyclage-Valorisation-Expertise)
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Pierre-Emmanuel CHARPENTIER : Docteur de l’Institut national polytechnique de Grenoble (Génie des procédés) - Ingénieur de l’École supérieure d’ingénieurs de Chambéry (Génie de l’environnement) - Responsable scientifique à la société RVX
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Lire l’articleINTRODUCTION
La métallurgie extractive peut être divisée en deux parties : la pyrométallurgie et l’hydrométallurgie.
La pyrométallurgie a été la première employée, cela dès l’Antiquité.
L’hydrométallurgie, quant à elle, n’a vu le jour qu’à partir de la fin du XIX e siècle : le procédé de cyanuration de l’or a été développé en 1887, celui de l’argent en 1900. L’électrolyse du zinc n’a été réalisée qu’à partir de 1916.
L’hydrométallurgie s’est fortement développée depuis le début du siècle et a souvent pris le pas sur des procédés pyrométallurgiques pour la production de nombreux métaux (Zn, Ni, Cu). Tout d’abord utilisée pour le traitement de minerais ou de concentrés, elle est employée, depuis une quinzaine d’années, dans le traitement de déchets métalliques.
Par rapport à la pyrométallurgie, l’hydrométallurgie est moins coûteuse en énergie du fait que les opérations sont effectuées à des températures bien inférieures. Le facteur de taille est aussi à considérer car de petites unités peuvent être conçues à des coûts réduits. Elle permet aussi le traitement de minerais plus pauvres tout en améliorant le raffinage et le rendement d’extraction.
Nous verrons tour à tour, dans cet article, les diverses étapes d’un traitement hydrométallurgique, des éléments de dimensionnement ainsi que des exemples de traitements de minerais et de déchets.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1988 par André CHESNÉ, Dominique PAREAU
- Version archivée 2 de juin 2000 par Laurent RIZET, Pierre-Emmanuel CHARPENTIER
- Version courante de juin 2022 par Alexandre CHAGNES
DOI (Digital Object Identifier)
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Élaboration du métal4. Purification
La lixiviation est rarement sélective ; la solution contient des impuretés qui peuvent perturber l’élaboration de métal désiré ou nuire à sa pureté. Une extraction de ces éléments potentiellement gênants est donc nécessaire.
Elle consiste à transférer les impuretés de la solution aqueuse à une autre phase. Divers techniques peuvent être employées : cémentation, cristallisation, adsorption, précipitation, séparation électrolytique.
4.1 Cémentation
Cette opération est la plus couramment effectuée ; elle consiste en la précipitation d’un métal à partir d’une solution aqueuse d’un de ses sels par un autre métal par le biais d’une réaction d’oxydo-réduction. Un métal déplace donc un autre métal moins électro-négatif présent sous la forme d’un sel. Plus le potentiel d’un métal en solution est élevé, plus il est noble et plus sa réduction par un autre métal sera aisée (cf. § 7.3 pour une étude théorique de ce phénomène).
Cette technique permet des rendements d’extraction élevés et est particulièrement employée dans l’hydrométallurgie du zinc. La solution de lixiviation subit deux cémentations successives. La première permet d’extraire le cuivre par ajout de poudre de zinc grossière ; cette opération nécessite un rapport stœchiométrique Zn/Cu proche de 1. La deuxième est réalisée par ajout de poudre de zinc fine et d’un catalyseur (antimoine) ; le maintien des conditions opératoires dans une fourchette très serrée permet d’extraire le cadmium et le cobalt.
Le fer sous forme de billes ou de limailles est aussi couramment employé pour cémenter le cuivre ou pour réduire le chrome VI à l’état de chrome III. Cette opération est effectuée en réacteur agité ou dans des lits...
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